14.2 热机的效率 课件 (共20张PPT) 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

(共20张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
你知道火箭是如何获得巨大的机械能的吗？它用的是什么燃料呢？为什么发射火箭不用汽油或柴油呢？
观察与思考
新知引入
1.知道热值的含义及单位、物理意义。
2.会应用热值的公式进行简单的计算。
3.知道热机效率的含义，了解热机能量的损失以及提高效率的主要途径。
学习目标
煤
酒精
天然气
若用这些燃料加热相同质量的水，需要燃料的多少一样吗？
不一样，因为质量相等的不同燃料(种类)在完全燃烧时所放出能量的本领不同。
新知学习
知识点一：燃料的热值
　　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
1.定义：
3.公式：
　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
4.单位：
固体或液体
气体燃料
燃料的热值
表示燃料完全燃烧时放热本领的物理量。热值在数值上等于1 kg（或1 m3）质量（或体积）的某种燃料完全燃烧放出的热量。
2.意义：
常用燃料的热值（单位：J/kg或J/cm3）
1. 燃料的种类不同，燃料的热值一般不同；但也有可能相同，如煤油和汽油等。
2. 热值是燃料的一种特性，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 约1.2×107 柴油 4.3×107
烟煤 约2.9×107 煤油 4.6×107
无烟煤 约3.4×107 汽油 4.6×107
焦炭 3.0×107 氢 1.4×108
木炭 3.4×107 煤气 约3.9×107
酒精 3.0×107 沼气 约1.9×107
例：计算7Kg汽油完全燃烧释放的热量。（q=4.6×107J/Kg ）
已知：
m=7Kg, q=4.6×107J/Kg
求:
Q
解:
Q=mq
=7Kg×4.6×107J/Kg
=3.22×108 J
答:完全燃烧释放的热量为3.22×108 J
练一练
为什么炉渣颜色有的黑有的白？靠近炉灶有什么感觉？
不能完全燃烧
热，温度比周围高
放出来的热量比按热值计算的小
有效利用的热量比实际放出来的小
新知学习
知识点二：热机的效率
1.热机燃料能量的走向
由于机械传动等,克服摩擦所消耗的能量
燃料不能完全燃烧
废气排出带走的能量
机械传热损失的能量
热机真正转变为对外做功的部分
对于热机而言，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
做有用功的能量
燃料完全燃烧放出的能量
热机效率
公式
定义
（1）热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，它的机械性能就越好。在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。
（2）热机的效率总小于1。
2.热机的效率
3.常见热机的效率
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率
为30%~45%
喷气式发动机的
效率为50%~60%
所有的机械效率都小于1
4. 提高热机效率的主要途径
（1）尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量。
热电站：大型发电机常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，
蒸汽轮机排出的废气可以用来供热,这就是热电站。
(2)在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。
(3)保证良好的润滑,减少因摩擦额外消耗的功。
(4)使燃料充分燃烧。
这些方法可以提高热值吗？
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
【想一想】
热机的效率
燃料的热值
热机的效率
定义：对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比
提高热机效率的方法
定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
单位：J/kg
公式：Q = mq(固、液) Q = Vq（气）
公式：
W有
Q放
η＝
课堂小结
1.木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（　　）
A.具有3.4×107J的热量
B.具有3.4×107J的内能
C.完全燃烧对外做功3.4×107J
D.完全燃烧放出热量3.4×107J
D
随堂练习
2.关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A.燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C.燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D.燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关
D
3. 为节约能源，需提高热机的效率，下列说法中错误的是（ ）
A. 尽量使燃料充分燃烧
B. 尽量减少热机部件间的摩擦
C. 尽量减少废气带走的热量
D. 尽量增加热机的工作时间，就可以让热机的效率达到 100%
D
4.两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（　　）
A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：5
A
5.用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。天然气热值3.2×107J/m3，求
（1）1m3天然气完全燃烧放出热量；
（2）水吸收的热量；
（3）天然气灶的效率。
解析：（1）天然气完全燃烧放出的热量： Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×107J；
（3）天然气灶的效率：